学协议:浅谈地铁自动化通信协议（地铁通讯系统）

通信协议是指双方进行通信或服务所必须遵循的规则、约定。通过通信信道和设备相连起来的多个系统，要使其能协同工作实现信息交换和资源共享，就必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。这个规则就是通信协议。

Part 1 IEC104协议

IEC104规约由国际电工委员会制定。IEC104把IEC101的应用服务数据单元（ASDU）用网络规约TCP/IP进行传输的标准，该标准为远动信息的网络传输提供通信规约依据。IEC60870-5-104规定传输层使用TCP协议，标准端口号为2404，并且此端口号得到IANA（互联网地址分配机构，Internet Assigned Numbers Authority）确认。

对于基于TCP的应用程序来说，存在两种工作模式，即服务器模式和客户机模式。服务器模式和客户机模式的区别是，在建立TCP连接时，服务器从不主动发起连接请求，而是一直处于侦听状态，当侦听到来自客户机的连接请求后，接受此请求，并建立一个TCP连接，服务器和客户机就可以通过这个虚拟的通信链路进行数据收发。服务器特指厂站端，被控端RTU(如PSCADA系统)。客户端特指主站端，即控制端(如综合监控FEP)。传输模式是平衡传输。

Part 2 MODBUS TCP/IP协议

MODBUS是一种串行通信协议，在1979年为使用可编程逻辑控制器PLC通信而发表，并逐步发展成为工业领域通信协议的业界标准。目前为继续增加对MODBUS 结构的支持，互联网组织能够使 TCP/IP 栈上保留系统端口502访问MODBUS。MODBUS是一个请求/应答协议，并且提供功能码规定的服务。MODBUS功能码是MODBUS请求/应答PDU元素。综合监控系统的前端处理器FEP作为MODBUS的主机，主动轮询子系统，子系统作为从机，响应FEP的数据请求，轮询的周期一般为500ms。

假设数据发送到我们的电脑，那么电脑上开启了n个进程，这个数据到底是发送给那个应用程序呢？这就要通过端口号来区分了。在TCP/IP协议中，端口号的范围从0-65535，其中0-1023是公认端口号，一般固定分配给一些服务，比如用于浏览网页服务的80端口，用FTP服务的21端口，用于telnet的23端口。动态端口号的范围从1023-65535，这些端口号一般不固定分配给某个服务，只要运行程序向系统提出访问网络的申请，那么系统就可以从这些端口号中分配一个供该程序使用，当关闭程序进程后，会释放所占用端口号。Modbus的默认端口号为502。

Part 3 CIP 协议

CIP（Commmon IndustrailProtocol通用工业协议）是一种为工业应用开发的应用层协议，被DeviceNet、ControllNet、EtherNet/IP三种网络所采用，因此这三种网络相应地统称为CIP网络。三种CIP网络都已成为国际标准，DeviceNet、ControllNet、EtherNet/IP各自的规范中分别给出CIP的定义（以下称CIP规范），三种规范对CIP的定义大同小异，只是在与网络底层有关的部分不一样。综合监控系统内前端处理器FEP作为CIP的主机，主动轮询子系统，子系统作为从机，响应FEP的数据请求。通信协议标准端口是44818。

Part 4 GENA协议

GENA协议是泰雷玆（thales）自定义的通信协议。GENA将提供发送和接收通知的能力，由客户端系统使用通过TCP/IP上的HTTP指定。通过使用HTTP报文，客户端将能够订阅与系统有关的指定事件，而没有必要周期轮训数据库以检测数据变化。HTTP报文中的SOAP为消息内容。ATS-GENA协议基于HTTP，附带两个扩展信息：订阅报文和通知报文。GENA客户端发送订阅报文表明它对哪个事件或是哪些系列事件感兴趣。GENA服务器会记住该订阅信息，并在事件发生时发送通知报文，事件为SOAP XML报文格式。

GENA客户端每隔20秒发送另一个订阅报文周期性地更新订阅。该订阅更新提供了周期性的健康检查，那些没有周期性更新订阅的客户端将不再收到更新信息。如果在60秒超时时间内GENA服务器没有收到更新订阅报文，它就会断开连接。有三种类型的通知报文：产生，结束和更新。无论何时被定义类型的新对象创建时就会发送一个产生报文。当被订阅的对象属性不再存在时，发送结束报文，并在指定对象的属性变化时发送更新报文。

从此篇文章开始，开启新的话题标签“通信协议”，地铁自动化系统内的通信协议，如同密码本一般，掌握它是破解系统之间接口通信的钥匙。小编并非“大神”，愿与读者一起学习、分享、交流。不妥之处，欢迎斧正。